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中国“烧锅炉”技术再创新,各国想求合作?或改变世界火电厂地位


文|大model

编辑|大model

引言:

“如何实现碳中和是一个国家的大事要事,而要实现碳中和必须从减少二氧化碳上下手”

早在今年一月份的时候,根据《人民日报》的消息来看,世界第一个燃煤锅炉混氨燃烧技术工业应用项目在山东烟台成功投产运营。

这消息看起来平平无奇,但你永远想不到,这个技术的突破让我国的燃煤锅炉混氨燃烧技术达到了世界领先水平。

不过,这个技术看起来并没有发动机或者航空航天那么吸引人,但是这项技术却和我国的碳中和息息相关。

你要知道,我国领导人在2020年联合国大会上就曾提出:

“中国要在2030年达到碳峰值,努力在2060年前实现碳中和。”

而你觉得实现碳中和的主要措施是什么?停工停产?错峰供电?还是一三五工厂上班,二四六工厂放假?

但不论哪种措施,都无法做到从根本上解决大量二氧化碳的排放。而实现这项技术突破的背景就在于国家的宏观战略。

研发背景

第一个大背景就是国家层次提出的碳峰值,碳中和这一大战略。

而国家也不止一次把碳排放问题给上升到国家层次了,可以看出,国家对于碳峰值,碳中和这个问题的重视程度。

不仅如此,这背后还有着环境因素的恶劣变化等隐形原因。

另外一个因素就是我国的发电厂。

就目前来看,我国的清洁能源主要是核能以及风能,水能。

不过除去这些清洁能源,我国最多的还是火力发电厂,而这些火力发电厂大多采用的还是以煤炭燃烧进行发电

通过燃烧煤炭添加热水,变化成蒸汽,将化学能变成热能,然后推动汽轮机旋转,热能变成机械能,而蒸汽轮机转动带动发电机运行,从而把机械能变成电能。

这乍一看火力发电厂确实好处很多,能够发电,还能够带动当地经济发展。

可是有利就有弊,有好的一面也会有坏的一面。

火电发电厂虽然能够发电,但是排放的废水,废渣甚至废气都在一点一点地侵蚀着我们的国家。

而国家想要从根本上解决碳峰值,实现碳中和这个问题,那就必须要减少二氧化碳的排放,也就是从发电厂的排放量上入手。

其实早在很久之前,我国开始退耕还林,或者种植各种树木,目的就是为了减少二氧化碳的排放。

但是土地资源是有限的,就算种再多的树,也并不能从根本上解决这个问题。所以国家在很早之前就开始密谋布局关于二氧化碳排放的问题了。

技术突破

而今年所突破的技术也正好是针对火力发电厂所排放的二氧化碳。

早在2022年的1月24日的时候,国家能源集团就在北京召开了一个发布会,其内容就是“燃煤锅炉混氨燃烧技术”

而国家能源集团,在长时间的探索创新以及长期的经验技术积累当中,成功地开发出了“燃煤锅炉混氨燃烧技术”。

这为我国的减少二氧化碳的排放指明了一条可行性的道路。

而这样的一个重大突破,能够大幅度减少我国对于化石燃料的消耗,甚至在后来或许还能够替代化石燃料。

光从这一点来看,就足以证明我国的这项技术是非常厉害的。

不过话又说回来了,什么才是燃煤锅炉混氨燃烧技术呢?

从字面上我们可以这样理解,在燃烧发电机组里面,主要就是以锅炉为核心,通过煤粉和氨按照一定的比例进行充分燃烧,充当锅炉燃料。

燃煤锅炉

这样一来,氨和煤粉混合一起燃烧能够最大程度上的减少二氧化碳的排放。这对于我国减排来说是再好不过的一件事情了。

而氨的燃烧则不会产生二氧化碳,只会产生水和氮气,而氮气又是大气层里面最常见的一种气体。

所以,在近年来,氨也被称为一种零碳化合物,是被认为最能够代替化石燃料的一种清洁燃料。

你要知道,全球针对混氨燃烧技术的研发还仅仅只是停留在初级阶段,哪怕是现在,国际上也没有任何例子来证明,这个技术已经在工业上有所应用了。

最为重要的是,就算是欧美那些研制巨头,他们所掌握的混氨比例也才仅仅20%

而咱们的国家能源集团烟台龙源技术公司,自己研发的“燃煤混氨燃烧技术”,成功的实现了40兆瓦燃煤锅炉燃烧35%比例的混氨燃料。

最为重要的是,在这场验证当中,锅炉运行平稳,毫无不稳定的现象,而且燃烧的状况远远大于同负荷下的纯燃煤。

在这场实验当中,氨作为一种燃料,做到了燃烧稳定以及极高的燃尽率。

不仅如此,该混氨燃烧技术成功地实现了,火力发电厂行业内低碳燃烧技术的突破,一举为我国减排措施开辟了一条康庄大道

而针对这一项研究成果,有关负责人表示,该技术是可以应用到火力发电或者工业等领域的燃煤锅炉。

重中之重的是,这项技术的突破就是我国自主研发的混氨低氮煤粉燃烧器,如果没有这个零部件的研发,那么我国想要突破这项技术估计还很艰难。

再说了,我国火力发电厂仍然是主力,如果要大动干戈的去关闭火力发电厂,那么我国的电力资源将会受到严重的干扰。

再者说,不论是改变还是升级火力发电厂,在短期时间内并不现实,也并不容易实现。

火力发电厂的重要部件,依靠的就是燃烧锅炉,如果只是更换锅炉,那么这个问题就会变得很简单,很清晰。

因为只更换锅炉,对于火力发电厂基本上没有什么危害,也没有什么不可磨灭的影响。所以,新的锅炉对于火力发电厂来说是迫在眉睫的。

而这和我国的新技术也正好是相辅相成的,缺了哪一个都不行。

最为重要的是,这项技术已经得到了专家组们的高度评价,由三位院士组成的八人专家组认为。

这项技术的混氨高比例,在世界上还尚属首次,项目成果可以说达到了国际领先的水平。

当然了,这个东西的原理也是非常简单的,就是把氨和煤粉按照一定的比例进行充分燃烧,而能承受燃烧的容器就是,一体化的混氨低氮煤粉燃烧器

然后通过内燃耦合旋流射流,以及分层燃烧技术,从而 让氨的燃尽率达到一个恐怖的数字,并且这种方法还能够有效地抑制氮氧化物的生成,也就是减少了二氧化碳的排放。

发动机的分层燃烧

如果这项技术成熟之后,只需要对于混氨燃烧系统进行改造就行,不需要对锅炉或者受热面进行改进。

这样一来,对于减排问题就能够得到很好的应对了,还省时省力。

混氨燃烧技术的用途

可是混氨燃烧技术能够给我们带来什么作用呢?或者说这项技术究竟能够给我们带来什么?

在根据中国电力企业联合会的统计之后,我发现,这项技术的用途实在是太多了。

截止到2021年的11月底,我国的煤电装机容量在11亿千瓦。

如果把这些发电厂的锅炉,全部换成新型的一体化混氨低氮煤粉燃烧器的话,也就是在这些锅炉上都实施混氨燃烧技术。

那么据粗略估算,每年能够减少二氧化碳9.5亿吨。这样的减排量也就相当于火力发电厂一年的排放量。

要知道,06年-09年的减排量也才这个数字。而这个技术一旦成功运用,那么减排量可不是一点半点的。

其实这项技术带来的好处远远不止如此。

就拿锅炉来说,混氨燃烧技术,能够让电厂少消耗十几万吨的煤炭,甚至还能减少锅炉对于冷却水的需求,节能减排的效果非常的显著。

最为重要的是,随着气候环境的越来越恶劣,煤炭资源也变得越来越宝贵。毕竟煤炭不仅仅是能源矿产,它同样也是一种战略资源。

你看之前国内煤炭价格蹭蹭上涨,恨不得一吨多少多少钱。

不仅如此,我国作为煤炭资源需求大国,每年都要从外面进口很多很多的煤炭资源,一方面是为了民生,一方面是为了工业,另一方面则是火力发电厂。

如果我国的火力发电厂全部采用了这项技术,那么光每年从外国进口的煤炭费用,就能够减少很多很多。

所以说,这项技术带来的不仅仅是节能减排这一项优点。同样这也是我国在火力发电上,突破碳减排的一个技术途径。

氨从何而来?是人工制成?

说到这里,或许就会有很多人不理解了。氨不是一种肥料吗?怎么还能够用于燃烧呢?

而这个问题,其实在很早之前就有人讨论过了。

岳光溪院士曾指出,将不稳定的太阳能,风能利用电解水产生大量的氢,而想要氢保持稳定,就必须用能量存储介质。

而高能量体积密度的氨代替氢作为能量载体,也就绿氨,并不是现在的天然气或者煤由人工制成的氨。

说白了绿氨实际上就是氢能,而绿氨的应用也是国际上一个比较热门的话题。

如何解决绿氨在内燃机燃烧,汽轮机燃烧或者混氨燃烧都是绿氨作为产业链的一个重要瓶颈。

而我国的这项技术正好解决了混氨燃烧技术,为我国的实现大幅度节能减排打造了新出路。

不过绿氨所解决的就是,氢能大规模存储运输使用过程中的安全性以及成本问题。

当然也有很多人问,氨大量的使用,会不会抬高肥料的价格?

这一点应该不会,因为这种氨并不是正儿八经的氨,它只是通过可再生能源合成的绿氨,是一种典型的零碳化合物,一种比较有效的清洁能源

同样的它也是一种比较有发展前景的清洁能源承载体和存储介质。

核聚变不成熟,节能减排要从根源下手

而之所以要突破这种技术,一是因为在大环境的背景下,节能减排成为了重中之重,也是每个国家必须要搞的。

第二个原因就是,火力发电在我国三五十年内应该不会消失,只有等我国的核聚变技术完全成熟之后,才能够慢慢退化火力发电厂。

当然了,这些东西都是后话了。

而且这些核电站啊或者火力发电厂啊,之所以要建造哪还是有一些原因的,是根据特殊的地理位置以及环境来建造的。

并不是毫无科学根据也不是随意选址的,是国家考察过并且经过深思熟虑的。

既然短时间内不会消失,那么碳峰值,碳中和又该何去何从呢?

假如单单靠种树来实现碳中和,那我觉得多少有点异想天开了。毕竟国家的土地也就是那么多,去掉耕地,工业用地以及各种用地,能够种植树木的土地也不是很多。

再说了,碳中和光靠种树也完不成啊。就算不种树,来个错峰供电,停工停产等,就算完成了碳中和,但是国家的经济发展必定会落后一大截。

既然如此,那还不如从根本上去解决这个问题呢。

所以在全世界都在探索混氨燃烧技术的时候,我国直接弯道超车走到世界的前列。为将来国家的碳中和目标提供了一个可行性办法。

不仅如此,二氧化碳的周期也是非常的长,想要实现碳峰值和碳中和就必须加快能源结构的转变。

而在未来,核能发电,风能发电,水能发电,这些清洁能源才是王道。

但是在可控核聚变发电这一方面,如果技术达不到要求,那么核能发电依然只能在入门阶段,这对于碳中和是有一定的挑战性的。

所以,在可控核聚变技术上没有突破之前,化石能源清洁化才是中流砥柱。而化石能源清洁化最关键的就是混氨燃烧技术,这样一来国家就能够进行灵活发电了。

再者说,绿氨作为清洁能源,也是备受关注,毕竟有着广泛的应用前景。

当然了,这个技术为我国将来节能减排提供了一个有力的技术支持。

而碳峰值,碳中和背后的动作,远远不是这六个字能够概括的。

国家不仅要持续推进产业结构的调整,还要着手于能源结构的优化或者转型。并且还要让技术和低碳产业的重合,而且还要促进新兴技术的发展。

只有做到了在发展中绿色转型,才能够有效地实现碳峰值,碳中和这六个字。

而这项技术也让国家能源集团成功做到了第一个吃螃蟹的,从而掌握了一定的主动权。到时候,别国向我们要技术的时候,最起码我们也有了所谓的谈判筹码。

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